1、透水混凝土制備法及其在工程中的應用,上集,1,摘 要,根據工程需求和我國透水性混凝土研究應用的現(xiàn)狀,對透水性混凝土配合比設計、抗壓強度、透水性、耐磨性等進行了研究,分析了透水混凝土抗壓強度和透水系數(shù)與水灰比、灰骨比之間、骨料粒徑的關系,實現(xiàn)了強度達C30、透水系數(shù)為4.7mm/s的透水性混凝體最優(yōu)配比方案，并應用于工程,2,介紹內容,技術背景 技術路線 原材料的選擇 配合比設計 實驗研究 工程應用 結論,3,技 術 背 景,隨著我國城市化進程的快速推進和小城鎮(zhèn)建設的日益發(fā)展，瀝青硬地面的數(shù)量不斷增加，地下水的補給越來越少，嚴重影響我國城市水環(huán)境的平衡。瀝青硬地面和混凝土一直被認為是破壞自然誰循

2、環(huán)體系的元兇，但是只要使混凝土連續(xù)孔隙得以形成，就能創(chuàng)造其與自然環(huán)境的銜接點，極大的改變過去的形象。正是在這一條件下，國內有許多學者和專家呼吁在人行道、自行車道、公園和停車場使用環(huán)保型透水混凝土。,4,為了體現(xiàn)環(huán)保節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展，在多處“面子工程”的設計中均考慮使用綠色環(huán)保透水混凝土。用來增加雨水下透，減小城市“熱島效應”，提高土壤中水分上透，提高植被成活和生長的可能性。這種材料具有良好的透水性能，雨天不積水，表面不打滑，既確保了游客的安全，又還水于土，改善了樹木生長的環(huán)境。,5,透水混凝土模型,6,傳統(tǒng)綠色環(huán)保透水混凝土組成,傳統(tǒng)無砂大孔透水混凝土是由粗骨料、摻和料、水泥、外加劑和水拌制而

3、成的一種多孔混凝土， 由粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均勻分布的蜂窩狀結構，具有透氣、毛細現(xiàn)象不顯著、透水性大，水泥用量小、施工簡單等特點。強度在515 MPa，一般用于公路護坡和透水磚。,7,無砂大孔透水混凝土的不足,采用無砂大孔方案，粘接面積小。 用水泥作為膠結材料，界面結構缺陷多。 空隙率數(shù)值大，利用率低。,8,綠色環(huán)保透水混凝土的特點,我們研究的綠色環(huán)保透水混凝土應滿足： 當集中降雨時能減輕城市排水設施的負擔，防止河流泛濫和水體污染。 能使雨水迅速滲入地下，還原地下水，保持土壤濕度。 防止路面積水，夜間不反光，增加路面安全性和通行舒適性。,9,綠色環(huán)保透水混凝土的特點,調

4、節(jié)城市空間的溫度和濕度，改善城市熱循環(huán)，緩解熱島效應。 大孔隙率能降低車輛行駛時的路面噪音，創(chuàng)造舒適的交通環(huán)境。 大量的空隙能吸附城市污染物（如粉塵），減少揚塵污染。 易于維護，空隙不會破損、不易堵塞。,10,透水性混凝土與普通混凝土區(qū)別,11,配制技術路線,根據工程設計要求我們配制綠色環(huán)保透水混凝土的技術路線是： 確定強度等級為C30, 透水系數(shù)為15mm / s，有效空隙率大于20%；生產工藝采用水泥砂漿裹石；施工采用自卸車運輸，面層機械攤鋪，顏料機械噴涂，壓路機最后成型。,12,透水性混凝土物理力學性能,抗 壓 強 度（MPa） 3045 抗沖磨強度（MPa） 2035 總 空 隙 率（

5、） 3545 有效空隙率（） 1525 透 水 系 數(shù)（mm/s） 4.515.0,13,有效空隙率的確定,傳統(tǒng)透水混凝土采用無砂大孔方案，基本思路為空隙率越大，透水性越好，根據我們在試驗室驗證，實際上透水混凝土透水系數(shù)與有效空隙率呈線性關系，而與總空隙率不是比例關系?？偪障堵实脑黾訉е滤酀{與石子之間粘接面積小，界面結構缺陷多，透水混凝土強度明顯降低，但透水系數(shù)并不增加。,14,有效空隙率確定原理示例,15,強度的確定,為了配制強度符合綠色環(huán)保透水混凝土的要求，我們將傳統(tǒng)觀點由骨料、水泥、摻合料和水配制透水混凝土的思路， 改為摻加少量細骨料， 在粗骨料表面包覆一薄層水泥漿相互粘結而形成孔穴均

6、勻分布的蜂窩狀結構， 一方面提高了強度，另一方面改善了透水混凝土的孔結構，達到透氣、透水和高強的目的。,16,綠色環(huán)保透水混凝土組成,根據以上思路，綠色環(huán)保透水混凝土與傳統(tǒng)透水混凝土相比，其組成材料中含有 粗骨料 細骨料 摻和料 水泥 外加劑 水,17,生產工藝,生產工藝采用水泥砂漿裹石的方案， 由于在粗骨料表面包覆一薄層水泥砂漿相互粘結，在水泥用量相同的情況下，粗骨料之間粘結牢固，孔結構分布均勻。 可以達到強度高、耐磨性好、透氣、毛細現(xiàn)象不顯著、透水系數(shù)大，水泥用量小、施工簡單等特點。,18,原材料的選擇,綠色環(huán)保透水混凝土原材料的選擇主要是: 水泥品種及強度等級； 粗骨料的類型、粒徑及級配

7、、含泥量等； 細集料的類型、細度模數(shù)、含泥量等； 摻合料的品種、類型、反應活性； 外加劑的增稠效果、減水率、早強效果和引氣量。,19,材料選擇達到的目的,從選材上著手，引入細骨料，實現(xiàn) 在粗骨料相互接觸而形成的雙凹粘結面上, 水泥砂漿厚度增加 減少無效空隙率 使粘結點增多 界面粘結更加牢固 效果: 既保證了有效空隙率，確保透水系數(shù)不降低。 又實現(xiàn)透水混凝土的高強化。 同時提高了混凝土的耐磨性,20,水泥的選擇,水泥最好選擇普通硅酸鹽水泥。 用量可在保證最佳用水量的前提下， 適當增加用量。 這樣能夠增加骨料周圍水泥砂漿膜層的稠度和厚度， 可有效地提高透水混凝土的強度。 本研究選用: P.O42.

8、5 水泥,21,粗骨料的選擇,粗骨料的粒徑較小,則比表面積較大, 水泥用量增加。 粗骨料的粒徑較大，則不利于界面粘結，雖然節(jié)省水泥，但影響混凝土的強度。 粗骨料的含泥量要低，否則影響粘結。,22,粗骨料的選擇,天然卵石、單一粒級、粒徑 16mm 20mm 25mm,23,細骨料的選擇,細骨料的細度模數(shù)較小，則比表面積較大， 水泥用量增加。 細骨料的細度模數(shù)較大，則不利于界面粘結。 細骨料的含泥量要低，否則影響粘結。 本研究選用:天然砂，細度模數(shù)2.7。,24,摻合料的選擇,摻合料的品種優(yōu)先選用粉煤灰。 當要求混凝土拌合物粘度較高時選用礦粉。 本研究選用：粉煤灰（級粉煤灰）,25,外加劑的選擇,

9、增稠效果明顯 減水率適中 早強效果好,26,外加劑的選擇,早強劑: 選用硫代硫酸鈉 減水劑:萘系高效減水劑 減水率：15 %20 % 增稠劑：羧甲基纖維素,27,配合比設計,到目前為止透水混凝土仍無成熟的配合比設計計算方法， 根據工程設計中透水混凝土所要求的孔隙率和結構特征， 可以認為1m3混凝土的外觀體積由粗骨料堆積而成。 因此， 配合比設計的原則是將粗骨料顆粒表面用一層薄水泥砂漿包裹(約10mm) ， 并將粗骨料顆?；ハ嗾辰Y起來，形成一個整體。,28,配合比設計,因此，透水混凝土采用高強度等級水泥及單粒級卵石配制。 1m3 混凝土所用的骨料總量取骨料的緊密堆積密度的數(shù)值，實測之后數(shù)值范圍為

10、1200kg1400kg。,29,配合比設計,根據這個原則，采用多組分混凝土強度理論，可以初步確定透水混凝土的配合比。 水膠比既影響透水混凝土的強度， 又影響其透水性。 透水混凝土的水膠比一般是隨著水泥用量的增加而減少，但只是在一個較小的范圍內波動。,30,多組分混凝土強度理論公式,31,多組分混凝土強度理論公式,式中： f -混凝土強度 f -硬化砂漿理論強度 U - 膠凝材料填充強度貢獻率 m - 硬化砂漿的密實度,32,多組分混凝土強度理論公式,33,多組分混凝土強度理論,這樣我們就建立了現(xiàn)代多組分混凝土強度理論數(shù)學模型。 f是混凝土對應的硬化砂漿的理論強度，它主要考慮了膠凝材料的水化反

11、應形成的強度； U是膠凝材料填充強度貢獻率，主要考慮了膠凝材料的微集料填充效應，我們可以根據摻合料的種類、數(shù)量的不同計算它們對混凝土強度的影響； m是硬化砂漿的密實度。,34,多組分混凝土石子填充模型,透水混凝土由硬化砂漿和石子兩部分組成。 硬化砂漿的粘結強度、膠凝材料強度貢獻率、硬化砂漿密實度決定透水混凝土的強度。 石子作為砂漿的填充料，當壓碎指標小于8%時，由于它的強度大于混凝土的設計強度，只占體積不影響強度。,35,石子填充模型,因此，我們可以采用以下方法去建立混凝土體積組成模型。 假定我們先配制好水泥混合砂漿，體積為V1； 然后在強力振搗下將粗骨料投入砂漿中，使石子均勻地填入砂漿形成混凝土拌合物；,36,石子填充模型,此時混凝土拌合物的體積為V，（V-V1）/V便是粗骨料在混凝土中的體積比。V1/V為水泥混合砂漿在混凝土拌合物中體積比對于砂漿,由于水泥和摻和料粒徑較小,可以完全填充在